Необратимость процессов в

природе

Выполнила : ученица 10 «Б» класса

Андронова Анна

Необратимым

называется процесс, который

нельзя провести в

противоположном направлении

через все те же самые

промежуточные состояния.

Закон сохранения энергии не запрещает, процессы, которые на опыте не происходят:

- нагревание более нагретого тела

более холодным;

- самопроизвольное раскачивание

маятника из состояния покоя;

- собирание песка в камень и т.д.

Процессы в природе имеют определенную направленность. В обратном направлении самопроизвольно они протекать не могут. Все процессы в природе необратимы.

Примеры необратимых процессов При диффузии выравнивание концентраций

происходит самопроизвольно. Обратный же

процесс сам по себе никогда не пойдет:

никогда самопроизвольно смесь газов,

например, не разделится на составляющие

ее компоненты.

Теплопроводность

Необратимым является также процесс превращения

механической энергии во внутреннюю при неупругом ударе

или при трении.

Приведем другой примерКолебания маятника, выведенного

из положения равновесия.За счет

работы сил трения механическая

энергия маятника убывает, а

температура маятника и

окружающего воздуха (а значит,

и их внутренняя энергия) слегка

повышается. Энергетически

допустим и обратный процесс,

когда амплитуда колебаний

маятника увеличивается за

счет охлаждения самого маятника

и окружающей среды. Но

такой процесс никогда не

наблюдается. Механическая энергия

самопроизвольно переходит во внутреннюю,

но не наоборот. При этом энергия упорядоченного движения тела как целого превращается в энергию неупорядоченного теплового движения слагающих его молекул.

"Стрела времени" и проблема

необратимости в естествознанииОдной из основных проблем в классической физике долгое время оставалась

проблема необратимости реальных процессов в природе.

Почти все реальные процессы в природы являются необратимыми: это и затухание маятника, и эволюция звезды, и человеческая жизнь. Необратимость процессов в природе как бы задает направление на оси времени от прошлого к будущему. Это свойство

времени английский физик и астроном А. Эддингтон

образно назвал "стрелой времени".

Второй закон термодинамики

указывает направление возможных энергетических

превращений и тем самым выражает необратимость

процессов в природе.

Он установлен

путем непосредственного

обобщения опытных фактов.

Формулировка Р. Клаузиуса:

невозможно перевести тепло от более холодной системы к более горячей при отсутствии одновременных изменений в обеих системах или окружающих телах.

Формулировка У. Кельвина: невозможно осуществить такой периодический процесс, единственным результатом которого было бы получение работы за счет теплоты, взятой от одного источника.

Клаузиус Рудольф

(1822 г. –1888 г. )

Клаузиусу принадлежат основополагающие работы в

области молекулярно-кинетической теории теплоты.

Работы Клаузиуса способствовали введению

статистических методов в физику. Клаузиус внѐс важный

вклад в теорию электролиза Теоретически обосновал

закон Джоуля – Ленца, разработал теорию поляризации

диэлектриков, на основе которой установил соотношение

между диэлектрической проницаемостью и

поляризуемостью.

У.Кельвин

( 1824-1907)

Уильям Кельвин является автором многих теоретических работ по физике, он изучал явления электрического тока, динамической геологии. Вместе с Джеймсом Джоулем Кельвин проводил опыты над охлаждением газов и сформулировал теорию действительных газов. Его имя получила абсолютная термодинамическая температурная шкала.

Проблема необратимости процессов

в природе

По существу все процессы в макросистемах являются необратимыми. Возникает принципиальный вопрос: в чем причина необратимости? Это выглядит особенно странно, если учесть, что все законы механики обратимы во времени. И тем не менее, никто не видел, чтобы, например, разбившаяся ваза самопроизвольно восстановилась из осколков.

Этот процесс можно наблюдать, если

предварительно засняв на пленку,

просмотреть еѐ в обратном направлении ,

но никак не в действительности.

Загадочными становятся и запреты,

устанавливаемые вторым началом

термодинамики.

Решение этой сложной проблемы пришло

с открытием новой термодинамической

величины –энтропии -и раскрытием еѐ

физического смысла.

Энтропия

— мера беспорядка системы, состоящей из многих элементов. В частности, в статистической физике — мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния.

Реальность необратимых процессов

Многие часто наблюдаемые процессы

являются необратимыми: попробуйте

бросить камень в воду - Вы всегда

увидите расходящиеся от места его

попадания в воду концентрические

окружности-волны и никогда –

сходящиеся к этому месту.

В химии примеры необратимых

процессов – это реакции, идущие

всегда с повышением энтропии.

В биологии –жизнь всегда начинается с рождения, продолжается

юностью, зрелостью и старостью и заканчивается смертью,

и никогда не происходит не только обратного развития живых

организмов, но и даже остановки этого процесса.

В астрономии – это звезды, постепенно угасающие

или подверженные гравитационному коллапсу.

Спасибо за внимание!